王永志:“火星矿车不需要载重370吨,1吨可能都多了,我看次装载一两百公斤的冰就够。”
火星矿车、远征飞船这些东西在1977年还有点遥远,因此都还只是在图纸上讨论。现在CNSA特别迫切需要研制的是低成本运载入轨工具。
换句话说,就是可重复使用或者部分可重复使用的运载火箭。
现在美国的运载入轨工具当然是可重复使用的航天飞机。
虽然航天飞机的运行费用贼贵贼贵,但你就说它是不是重复使用的吧。
美国计划建造4架航天飞机,轮番使用,搭建国际空间站,以及如果火星远征飞船是采用近地轨道组装方式,航天飞机也能帮得上忙。
中国现在的运载工具就是长征系列。直径3.4米的长征4/长4捆,发射小型卫星的长征5,直径6.66米的长征6,以及准备替代长征5的新代轻型火箭长征7,这些都是一次性使用的火箭。
虽然一次性使用的长征6其实送载荷入轨的费用不比航天飞机高多少,但中国还想做得再便宜一点。
“太空电梯行不行?”
提这个想法的是燕山勤,航天材料研究室的。
钱学森:“你们把绳子搞出来了?”
燕山勤:“我们在实验室里搞出了种纳米结构上的碳纤维材料,从理论上计算,它的抗拉强度极高,可以从地球同步轨道垂到地表。”
钱学森:“碳纳米管纤维?!”
燕山勤:“啊对对对,就是这个结构!碳纳米管!”
钱学森来到材料研究室,在研究室的高分辨透射电子显微镜屏幕前仔细端详。
勾。
燕山勤是在几个月前,用电弧法生产碳纤维的时候发现了种独特的碳纤维结构。它是一种管状的碳分子,管上每个碳原子采取sp2杂化,相互之间以碳碳o键结合起来,形成由六边形的蜂窝状结
这种蜂 窝结构在卷成一个管状,这样的管子很长、很很很长。燕山勤在实验室里生成的碳纳米管,直径是十几个碳原子那么大,长度则从微观尺度跳到了宏观尺度,有十几个微米,这可不就是宏观
尺度了么。燕山勤甚至推断在实验室生成的碳纳米管最长的有三百微米,也就是0.3毫米。
如果量产这样的碳纳米管,搓成绳子,那将会是人类从未见过的超高强度的绳子,根头发丝那么粗的碳纳米管纤维绳就能提起一辆小轿车。
钱学森:“小燕子,你们这是给了我一一个惊喜啊。
的确是惊喜,钱学森真心的。他、李强、蒋筑英从公文包里知道碳纳米管,但因为这在公文包的位面中是90年代才出现的新材料,因此就暂时决定先不向科研部门“启发",等过几年,前置技术基础
到位了再说。
没想到的是燕山勤1977年就在实验室里生成了碳纳米管纤维。
仔细阅读燕山勤的实验室报告,钱学森明白了:这种材料的实验室制备,其实前置基础只需要一台高分辨透射电子显微镜而已,其他的没了。哦,还有一一个必需条件,就是"撞大运”。
(当然,在撞大运之外还需要一点科学直觉)
接下来几天,航天材料研究室对碳纳米管的前景极度看好,以至于钱学森不得不出面把他们的脑洞给补上一部分。
钱学森分析了他们所设想的太空电梯的结构,告诉他们,碳纳米管只是"理论上”可以做成根长3.6万公里 的绳子,而且绳子起端可以承受这根3.6万公里的绳子自身的重量。但是,那么长的绳子肯定
得在工广大规模生产,工业化流水线生产就有个杂质容忍率”,大规模生产的碳纳米管绳强度就会比理论强度低。
除此之外,这根绳子下垂到进入大气层的时候就会有一个问题:大气层的风对它的扰动,高空的风速可是很高的,为了不让风把绳子吹歪,就得在地面站把这根绳子固定起来,这样风压对绳子起始
段会产生额外的拉力 这种拉力会相当大。
但如果放下"制造太空电梯"的情结,放宽这种碳纳米管纤维的用途,就会发现即使做不成太空电梯,它在许多工业领域都有广泛的应用。
“这个燕山勤独立在实验室合成了碳纳米管纤维,没有任何方向性的提示,也没给他启发。这小伙子很厉害。”
钱学森在中南海和李强说起了这件事。
李强:“这算是个诺奖级的发现吗?
钱学森:“这属于跨进了那个重量级的门槛,发一个奖不会有人说“太水了”,不发好像也不会全世界都为他喊冤。如果碳纳米纤维能够很快步入实用化,就会对获奖有助力,诺贝尔委员会总的来说还
是比较喜欢看得见摸得着的物理发现,那些虚的、理论的发现,大多是科学家熬到七老八十了才给发一个。
李强:“那就再等等了,不过我们本来要的也是能够实用化推向市场的碳纳米管。”
钱学森:“燕山勤才29岁,他随便等。对了,老李,你的诺奖是不是差不多了?
李强:“"啊这”
钱学森:“威廉希尔七月份的赔率表里面,你和杰克基尔比的集成电路二人组已经排在第一位啦。”